II. 3. Обмен воды и его регуляция

На долю воды приходится 60-65% веса тела человека. У жен­щин ее несколько меньше, чем у мужчин. Суточная потребность в воде у взрослого человека равна приблизительно 40 г на каждый килограмм веса (при весе 70 кг это составляет 2,5-2,8 л). У детей она в расчете на килограмм веса в 2-4 раза больше, чем у взрос­лых. Потребность в воде изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, характера активной деятельности, состава по­требляемой пищи. Потеря 20% воды опасна для жизни.

Потребность в воде организм удовлетворяет за счет экзогенных и эндогенных ее источников. Экзогенным источником является внешняя среда, вода поступает с питьем (около 1 л в сутки), с жидкой (около 0,7 л) и твердой (около 0,7 л) пищей. Она всасы­вается во всех отделах пищеварительной системы, но в основном - в кишечнике. Эндогенный источник - окислительный распад ве­ществ тела (0,3-0,4 л в сутки). Количество эндогенной воды за­висит от характера распадающихся субстратов: при окислении 100 г жира образуется 107 мл воды, 100 г белка - 41 мл, 100 г углеводов - 55 мл. Образование эндогенной воды увеличивается во время мышечной работы, а также при охлаждении организма.

Потребление экзогенной воды регулируется чувством жажды, возникающим вследствие повышения осмотического давления плазмы крови и лимфы при усиленном выведении воды из организ­ма, ограничении поступления ее с пищей или избыточном потреб­лении минеральных солей. Изменения осмотического давления вос­принимаются осморецепторами, передающими информацию в ЦНС. Водный центр в головном мозгу раздражается и гумораль­ным путем. Экзогенная вода всасывается через 8-10 мин, поэтому сразу после приема воды жажда не уменьшается. При утомлении, эмоциональном возбуждении, нарушении осморегуляции может возникать чувство ложной жажды, связанное с обезвоживанием слизистых оболочек рта и глотки.

Поступающая в организм вода распределяется между жидкост­ными средами и клетками тела. Содержание во­ды в различных тканях и органах тела человека неодинаково.

Таблица 5. Содержание воды в различных тканях и органах тела человека.

Перемещение воды через по­ры в клеточных мембранах, диаметр которых составляет 0,3-0,4 нм про­исходит быстро путем пассивной диффузии. При этом дипольные молекулы воды взаимодействуют с полярными веществами, из ко­торых состоят стенки пор. В не­которых органах за 30-90 секунд об­менивается половина содержа­щейся там воды. Вся вода орга­низма обменивается примерно за 4 недели.

Распределение воды в органах и тканях подчиняется законам осмоса, и в значитель­ной мере зависит от содержания минеральных ионов и белковых частиц, а также от изменения кровотока и проницаемости капил­лярных и клеточных мембран. Суммарная концентрация осмоти­чески активных минеральных ионов и низкомолекулярных органических веществ в состоянии покоя в различных жидкостях тела практически одинакова, распределение кол­лоидных частиц белков, задерживаемых мембранами, неравномер­но. Это создает некоторые различия в осмотическом давлении кро­ви, лимфы, межклеточной жидкости и внутреннего содержимого клеток. Содержание белков в лимфе и межклеточной жидкости почти вдвое меньше, чем в крови, а в клетках - в 1,5-2 раза больше, чем в крови. Осмотическое давление, создаваемое белка­ми, называется онкотическим. Составляя всего 5% суммарного осмотического давления, оно является тем не менее важным фак­тором, влияющим на направление потоков воды в тканях. Прохождение воды через капиллярную мембрану зависит не только от осмотиче­ского, но и от гидростатического давления крови. В соответствии с законами осмоса перемещение воды в капиллярной петле долж­но происходить из межклеточной жидкости в кровь. Однако это имеет место только в венозной части капилляра, где гидростатиче­ское давление крови низкое. В артериальной же части капилляра высокое гидростатическое давление крови обеспечивает выход из нее в межклеточную жидкость значительно большего количества воды, чем проникает обратно под действием осмотического дав­ления.

Перераспределение воды внутри организма происходит посто­янно. До 8 л воды в сутки циркулирует между полостью и стенками пищеварительной системы в составе желудочного и кишечного со­ков, а также желчи, около 1000 л пропускают через свои сосуды почки. Изменение распределения воды между плазмой крови, лимфой, межклеточной и внутриклеточной жидкостями происходит при на­пряженной мышечной работе. Энергетические превращения в мыш­цах приводят к увеличению в клетках и межклеточной жидкости концентрации осмотически активных веществ, главным образом молочной кислоты и ионов Nа+. За счет этого идет усиленный при­ток воды в клетки и межклеточную жидкость, а содержание ее в плазме крови снижается. По окончании работы и устранении из клеток избытка осмотически активных веществ часть воды посте­пенно выводится в кровь.

Вода, в больших количествах поступающая в организм извне, может частично депонироваться в коже и печени.

Выделение воды из организма происходит с мочой (1,5-1,6 л в сутки), с потом (0,5-0,6 л), с выдыхаемым воздухом (около 0,4 л), с калом (около 0,2 л). Количество выделяемой воды зави­сит от функционального состояния организма, условий окружаю­щей среды, поступления воды с пищей. Этот процесс регулируется нервной системой и гормонами. Одним из наиболее активных ре­гуляторов выделения воды почками является гормон гипофиза вазопрессин. Он способствует выработке в стенках дистальных по­чечных канальцев фермента гиалуронидазы, которая катализирует деполимеризацию гиалуроновой кислоты, что приводит к повыше­нию проницаемости стенок канальцев для воды. Поскольку осмо­тическое давление внутриклеточной жидкости выше, чем мочи, вода диффундирует из просвета канальцев в клетки их стенок, задерживаясь в организме. Гормоны коры надпочечников - минералокортикоиды - могут влиять на обмен воды, способствуя удержанию ионов натрия и потере ионов калия и кальция. Ионы натрия связывают воду в тканях, ионы калия и кальция содей­ствуют ее выведению. Наиболее активным минералокортикоидом является альдостерон.

Потери воды с потом и выдыхаемым воздухом сильно увеличи­ваются при длительной тяжелой мышечной работе, особенно при высокой температуре и низкой влажности воздуха. Для компен­сации этих потерь вода может задерживаться почками за счет усиленного образования вазопрессина.

Для организма неблагоприятно как недостаточное, так и избы­точное содержание воды. При излишке ее увеличивается нагрузка на сердце и почки, происходит чрезмерное вымывание с мочой и потом необходимых организму минеральных и органических соеди­нений; при недостатке повышается вязкость крови, что затрудняет работу сердца, может задерживаться выведение продуктов азотис­того обмена, которые при высокой концентрации нарушают нор­мальное протекание метаболических реакций в клетках, в первую очередь в нервных.

II. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА